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我國科學家耗時30年測出目前最精準引力常數G
2018-08-31 07:44:02 來源: 人民日報
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  我國科學家耗時30年測出目前最精準引力常數G

  為基礎物理學研究和開展空間引力波探測提供支撐

  30日,《自然》雜志刊發了我國科學家羅俊與其團隊測量引力常數G的最新結果,該團隊採用兩種不同方法測量G值,精度均達到國際最好水平,吻合程度接近10的負5次方的水平,這一結果為確定高精度引力常數推薦值做出實質性貢獻,將有利于提升我國在基礎物理學領域的話語權,也為我國開展空間引力波探測計劃提供了更好的基礎支撐。

  羅俊團隊核心成員、華中科技大學引力中心教授楊山清介紹,引力常數G是計算物體間萬有引力的關鍵,但是目前我們並不知道G的精確值是多少,這使得很多與之相關的基礎科學難題至今無法解決。對G值的精確測量不僅具有計量學上的意義,而且對于檢驗牛頓萬有引力定律及深入研究引力相互作用規律都意義重大,對于現實中包括地震在內的自然環境監測、地質資源勘測,以及導彈軌道設計、潛艇導航性能提升等國防軍工領域都有重要戰略意義。

  楊山清稱,在學界,G值的測量原理早已十分明確,但測量過程卻異常繁瑣、復雜,一個結果的得出往往需要幾十年的摸索。在一種測量方法中,常包含近百項的誤差需要評估。以往G值測量的相對精度雖然接近10的負5次方,但相互之間的吻合程度僅達到10的負4次方的水平。因為精度問題,很多與之相關的基礎科學難題至今無法解決。為了增加測量結果的可靠性,羅俊團隊在實驗中同時使用了扭秤周期法和扭秤角加速度反饋法兩種獨立的方法。這兩種實驗方法雖已不再新奇,但與兩種方法相關的裝置設計及諸多技術細節均需團隊成員自主研發完成。

  值得關注的是,羅俊團隊在研究過程中研發出一批高精端的儀器設備,其中很多儀器已在地球重力場的測量、地質勘探等方面發揮重要作用,比如團隊發展的精密扭秤技術已經成功應用在衛星微推進器的微推力標定等方面。這些儀器也為精密重力測量國家重大科技基礎設施以及空間引力波探測——“天琴計劃”的順利實施奠定良好的基礎。

  “G值的測量並非一勞永逸,需要有科學家持續為它‘保鮮’,但是對它的測量又極其艱辛,羅俊團隊通過30年的努力,貢獻了目前世界上最精確的G值,中國應該為擁有這樣一個能夠持之以恒並永遠保有熱情的團隊而驕傲!”美國國家標準與技術研究所聯合的研究所JILA實驗室前主席、美國總統科技獎獲得者詹姆斯·法拉教授如此評價此次羅俊團隊取得的成績。(記者 程遠州)

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